人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)無功電壓控制中的應(yīng)用

張耀 劉鑫

摘要：如今，人們不斷提高的物質(zhì)生活水平以及不斷改變的生產(chǎn)方式都使得用電需求在不斷增加，對電能供應(yīng)的可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求。同時(shí)，我國的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)也在快速進(jìn)步，主要表現(xiàn)出人工智能技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大以及應(yīng)用程度的不斷深入，實(shí)現(xiàn)對非確定性問題的快速處理，而且還表現(xiàn)出較強(qiáng)的自學(xué)能力。在目前的電力系統(tǒng)中，也將人工智能技術(shù)應(yīng)用于無功電壓控制中來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行成本的降低和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);電力系統(tǒng);無功電壓控制

1電壓無功控制系統(tǒng)的構(gòu)成分析

電壓無功控制系統(tǒng)通常需要包含三個(gè)功能模塊，分別為電壓無功優(yōu)化、遙控和報(bào)警。電力系統(tǒng)會(huì)通過命令的方式對系統(tǒng)當(dāng)中的遙控模塊進(jìn)行指令傳達(dá)，遙控模塊則通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置SCADA進(jìn)行自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，再接觸通訊通道將所采集到的遙測遙信信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫妷簾o功優(yōu)化模塊之中。管理人員再借助網(wǎng)絡(luò)建模的方式，對無功優(yōu)化所獲得的信息進(jìn)行分析，一旦出現(xiàn)信息數(shù)值超出標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)形成告警信息傳遞到報(bào)警模塊當(dāng)中，進(jìn)行警報(bào)。

2人工智能技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

人工智能的發(fā)展其實(shí)就是建立在計(jì)算機(jī)水平的基礎(chǔ)上，也可以說人工智能技術(shù)其實(shí)就是計(jì)算機(jī)其中的一部分。而人工智能技術(shù)的研究范圍也十分廣泛，覆蓋了生產(chǎn)中的各個(gè)方面，其中最典型的就是對智能機(jī)器人的研究。智能機(jī)器人可以對語言與圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的識別等，其最大的特點(diǎn)就是可以替代人類的大腦進(jìn)行一系列較為復(fù)雜的思維活動(dòng)，還可以對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、信息的收集與處理等各方面進(jìn)行識別?，F(xiàn)如今，我國對于人工智能所能涉及到的領(lǐng)域有電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、電力電子技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。人工智能技術(shù)具有非常大的優(yōu)勢，尤其是對信息數(shù)據(jù)的搜集和處理方面速度特別的快，且十分準(zhǔn)確，其他方面所存在的優(yōu)勢也非常明顯，比人類更具有很大的優(yōu)勢。因此我國對于人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍還在不斷地?cái)U(kuò)大。在電氣自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用人工智能技術(shù)，其主要就是應(yīng)用在人工智能控制器上。而人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，不僅可以增加機(jī)械運(yùn)算的正確率，還提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，還可以為企業(yè)節(jié)約大量的人力，從而為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步的改善。

3人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)無功控制中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)無功控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)中的專家系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要有知識庫和推理機(jī)構(gòu)兩部分組成，其主要的原理就是模擬人的思維過程，通過某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中的知識來進(jìn)行合理的推理并作出相應(yīng)的決策，實(shí)現(xiàn)對問題的解決。針對開展無功控制中應(yīng)用傳統(tǒng)控制方式時(shí)表現(xiàn)出的缺乏獨(dú)立分析能力、無法對知識進(jìn)行積累以及無法對復(fù)雜信息獲取的問題，通過人工智能技術(shù)中的專家系統(tǒng)的應(yīng)用，可以通過一定的規(guī)則來表現(xiàn)無功電壓控制的專業(yè)知識并進(jìn)行知識庫的組建，然后通過上述規(guī)則來對電壓數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。在對此專家系統(tǒng)中的母線電壓上線、下線、母線電壓、控制潮流以及控制器控制量等知識內(nèi)容的應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)在上述規(guī)則下對最合理的電壓偏差控制器的選擇，而且確保將母線電壓控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在實(shí)際的應(yīng)用中主要是對PV節(jié)點(diǎn)電壓、變壓器接頭、電容器等方法進(jìn)行合理選擇來對電壓異常問題進(jìn)行改變，而且還可以輔助工作人員對電壓進(jìn)行控制，主要是通過對電力系統(tǒng)變量的控制來實(shí)現(xiàn)損耗的降低，實(shí)現(xiàn)無功電壓控制。除此之外，針對大型的變電站來說，則需要專門的系統(tǒng)通過分層的思想進(jìn)行控制，這需要將專業(yè)知識分層的同時(shí)，也通過應(yīng)用不同模塊的知識庫來實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中對不同層次的分層儲(chǔ)存。當(dāng)前，專家系統(tǒng)的應(yīng)用和建設(shè)中也表現(xiàn)出以下問題需要解答：首先就是針對具有較大規(guī)模以及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電力系統(tǒng)，容易出現(xiàn)其推理機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度受到限制的問題，同時(shí)還需要在離線狀態(tài)下應(yīng)用此技術(shù)，需要進(jìn)一步進(jìn)行考究和完善。其次就是表現(xiàn)出自主學(xué)習(xí)能力比較弱以及應(yīng)對能力比較差的問題，難以快速解決新出現(xiàn)的問題，容易在電力系統(tǒng)故障時(shí)給出不合理的結(jié)石和回答。最后就是需要通過較長時(shí)間來進(jìn)行專業(yè)控制系統(tǒng)的建設(shè)，因此也增加了對新知識和技能獲取的難度以及增加了建立知識庫的難度。

4人工神經(jīng)網(wǎng)在無功控制中的應(yīng)用分析

人工神經(jīng)網(wǎng)就是對人的思維進(jìn)行模擬來實(shí)現(xiàn)對信息傳遞的人工智能技術(shù)，在此神經(jīng)網(wǎng)中的神經(jīng)元就是通過人工模擬的方式來制造并且通過專業(yè)的方式來連接的。通過人工神經(jīng)網(wǎng)的應(yīng)用，表現(xiàn)出其具有龐大的信息儲(chǔ)存量和較強(qiáng)的信息處理能力、具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力能夠?qū)崿F(xiàn)對知識的自動(dòng)阻止以及形成新的知識庫、對不同信息進(jìn)行處理、相互獨(dú)立、執(zhí)行能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在目前人工智能技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，在電力系統(tǒng)無功電壓控制中可以通過兩級人工神經(jīng)網(wǎng)來進(jìn)行控制，其中一級可以對無功電壓中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行檢測，另一級則可以提供校對策略，表現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力。但是在此技術(shù)的應(yīng)用中，也表現(xiàn)出具有較慢的數(shù)據(jù)計(jì)算速度以及訓(xùn)練時(shí)間長、不容易收斂等問題，需要對其進(jìn)行不斷調(diào)整和完善。

5模糊理論在電力系統(tǒng)無功控制中的應(yīng)用分析

模糊理論控制方法同樣是模擬人的思維，屬于比較實(shí)用的控制技術(shù)。模擬理論包括以下幾個(gè)部分：一是模糊化，二是模糊推理，三是模糊判決。模糊理論具有以下優(yōu)勢：一是可以處理不確定性問題，二是可以處理不精準(zhǔn)性問題，三是可以處理噪音問題，通過模糊的方式來表述專業(yè)人士的經(jīng)驗(yàn)和分析，接近人類的表述方式，便于知識的提取。當(dāng)前，國家已經(jīng)加大了模糊系統(tǒng)的研究和開發(fā)力度，顯示出模糊理論的重要性。電力系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性對無功電壓的穩(wěn)定性有很大影響，模糊控制方法的應(yīng)用可以更好的保證電力系統(tǒng)無功電壓的穩(wěn)定性。相比傳統(tǒng)的控制方法，模擬控制方法更適用于單片機(jī)無功電壓系統(tǒng)，不僅可以把無功電壓控制在合理的范圍內(nèi)，也可以發(fā)現(xiàn)并解決無功電壓系統(tǒng)中存在的故障。模擬控制技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)為：一是降低無功損耗，二是提高電壓運(yùn)行質(zhì)量，三是減少控制的次數(shù)，以上三個(gè)目標(biāo)需要平衡，合理的制定研究方案。在目前人工智能技術(shù)的應(yīng)用中，也表現(xiàn)出會(huì)使得無功電壓系統(tǒng)的精準(zhǔn)度降低的問題、設(shè)計(jì)方法不夠合理而導(dǎo)致控制目標(biāo)不夠明確的問題、通過試湊法來應(yīng)用模擬控制方法時(shí)容易無法控制復(fù)雜系統(tǒng)的問題。為此還需要繼續(xù)研究將此技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)其自主學(xué)習(xí)能力和解決問題能力提高的解決策略。

6結(jié)語

總之，現(xiàn)在人工智能方法在電力系統(tǒng)無功控制中的地位越來越重要，隨著人工智能技術(shù)不斷發(fā)展和成熟，應(yīng)用于電力系統(tǒng)規(guī)模也會(huì)越來越大，而其中存在的問題則需要迫切解決，但可以預(yù)見未來人工智能技術(shù)將為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

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作者介紹：

張耀（1987.02.10-）;男;山東省滕州市;漢族;本科;工程師;專責(zé);無功電壓供電可靠性;國網(wǎng)新疆電力有限公司哈密供電公司。

劉鑫（1986.08.23-）;男;四川省江津市;漢族;本科;中級工程師;技術(shù)監(jiān)督管理專責(zé);電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)量智能識別;國網(wǎng)新疆電力有限公司哈密供電公司。